Científicos descubren una técnica para fabricar diamantes en laboratorio: en tan solo 150 minutos
Científicos descubren una técnica para fabricar diamantes en laboratorio: en tan solo 150 minutos
Un equipo de científicos en Corea del Sur ha logrado un avance significativo en la industria de los diamantes. Crearon un método que permite producir diamantes en solo 150 minutos, un tiempo radicalmente más corto que los miles de millones de años que lleva su formación natural. Este avance tiene el potencial de abrir nuevas posibilidades en diversas aplicaciones industriales.
Tradicionalmente, la creación de diamantes en laboratorios ha requerido condiciones extremas de alta presión y alta temperatura, para imitar los procesos geológicos que se producen en el manto terrestre. Sin embargo, el reciente estudio publicado por investigadores del Instituto de Ciencias Básicas de Corea del Sur, en la revista Nature, presenta una alternativa que acelera y también simplifica el proceso.
¿Cómo se forman los diamantes normalmente?
Los diamantes naturales se forman bajo condiciones extremas en las profundidades de la Tierra, entre 140 y 190 kilómetros por debajo de la superfici, donde las temperaturas superan los 1,000° C y las presiones alcanzan más de 5 gigapascales —que puede ser comparable con sumergirse 50.000 metros bajo el agua—.
El proceso de formación de diamantes puede durar desde millones hasta miles de millones de años. De acuerdo al portal especializado Geology Science, bajo las condiciones específicas, los átomos de carbono se alinean en una estructura cristalina extremadamente densa y ordenada, dando como resultado los diamantes naturales conocidos por su dureza y brillo.
La kimberlita es un tipo de roca ígnea volcánica, considerada la principal fuente de diamantes. Foto: Geology Science
Luego, los diamantes son transportados a la superficie de la Tierra a través de erupciones volcánicas. Cuando el magma volcánico se enfría, se forman las rocas, llamadas kimberlitas o lamproitas, que contienen diamantes en bruto.
Diamantes artificiales
Desde mediados del siglo XX, diversos científicos empezaron a sumar esfuerzos para la fabricación de diamantes artificiales. Para ello, era necesario replicar las condiciones de los procesos de formación natural de diamantes en los laboratorios, a partir de técnicas como la Alta Presión y Alta Temperatura (HPHT) y la Deposición Química de Vapor (CVD), según se indica en un artículo de Science News.
El método HPHT, por ejemplo, disuelve carbono en un metal fundido bajo muy alta presión y temperatura para formar diamantes. Por otro lado, CVD deposita átomos de carbono en una superficie calentada para crecer diamantes capa por capa. Ambas son técnicas bastante utilizadas en la industria joyera.
Los diamantes creados en laboratorios tienen una composición química similar a los naturales. Foto: Valquere
¿En qué consiste la nueva técnica para crear diamantes?
“Descubrimos un método para hacer crecer diamantes a 1 atm de presión y a una temperatura moderada utilizando una aleación de metal líquido”, se indica en el reciente estudio. Normalmente, el proceso que se utiliza para la mayoría de diamantes artificiales requiere de alta presión y lleva varios días, a diferencia de la nueva técnica.
Micrografía electrónica de barrido de una película de diamante cultivada en metal líquido. Foto: Gog et al., Nature
El innovador método descrito por los científicos coreanos utiliza una combinación única de metales líquidos a temperaturas de aproximadamente 1.025° C, pero a una presión atmosférica equivalente al nivel del mar.
Este enfoque elimina la necesidad de las extremas presiones utilizadas en anteriores técnicas. De acuerdo al estudio, en lugar de utilizar semillas de diamantes preexistentes, como se hacía tradicionalmente, los investigadores disuelven el carbono directamente en una aleación de metales líquidos que incluye galio, hierro, níquel y silicio.
Además, tal como explica el portal especializado Science Alert, se construyó un sistema de vacío hecho a medida dentro de una carcasa de grafito para calentar y, después, enfriar el metal mientras estaba expuesto a una combinación de metano e hidrógeno. En este entorno controlado, la rápida cristalización permite la formación de una película continua de diamante en solo 150 minutos.
Cabe mencionar que la investigación del nuevo proceso para fabricar diamantes se encuentra en sus primeras etapas, pero los investigadores afirman que tiene un gran potencial y que está pendiente incluir algunas modificaciones para permitir el cultivo de los cristales preciosos en un área más grande.
“El enfoque general de utilizar metales líquidos podría acelerar y promover el crecimiento de diamantes en una variedad de superficies, y tal vez facilitar el crecimiento de diamantes en pequeñas partículas (semillas) de diamante”, señalan en la publicación.